加油過程污染物排放THC不確定度評定

張圓圓 華晨 李憲斌 王茁

摘 要：依據(jù)JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》和GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》附錄I的規(guī)定，對加油過程中污染物排放THC結(jié)果的不確定度進(jìn)行了分析評定。

關(guān)鍵詞：加油過程污染物排放;THC;污染物排放;不確定度

Abstract： According to the provisions of JJF 1059.1-2012《Evaluation and expression of uncertainty in measurement》and GB 18352.6-2016《Limits and measurement methods for emissions from light-duty vehicles （CHINA 6）》of appendix I， the uncertainty of THC results of pollutant emission during refueling is analyzed and evaluated.

Keywords： Refueling Test; THC; Pollutant Emission; Uncertainty Evaluation

前言

加油過程中污染物指汽車在加油過程中排放或泄露的碳?xì)湮廴疚镎魵鈁1]。測量不確定度評定是按照實(shí)際檢測過程和相關(guān)信息對檢測結(jié)果的分散性進(jìn)行評估[2].本文按照GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》附錄I的相關(guān)步驟，對加油過程污染物排放THC結(jié)果的影響因素進(jìn)行系統(tǒng)評估及探討。

1 概述

1.1 測量原理

變溫密閉室分析儀主要用的是HC分析儀，采用的是氫火焰離子法（FID）的工作原理。

氫火焰離子法（FID）的工作原理是利用碳?xì)浠衔镌跉浠鹧娴?000℃左右高溫中燃燒時可離子化成電子和自由離子，其離子數(shù)基本與碳原子數(shù)成正比。HC在氫火焰中分解出的離子在離子吸收極板間的電壓作用下形成電子流，其電流大小代表了樣氣中碳原子濃度，因此FID檢測的結(jié)果是樣氣中的碳原子ppm值。

用HC分析儀測量加油試驗(yàn)過程中的的總THC排放量，再根據(jù)加油量得出每升油的加油排放，單位為g/L。

1.2 使用的儀器設(shè)備

1.3 燃油系統(tǒng)加油排放試驗(yàn)程序

1.3.1 用電子天平碳罐初始質(zhì)量為M1

1.3.2 用FUELLOAD 200加油小車往已組裝好的油箱被注入10%油箱標(biāo)稱容積的燃油，靜置6h

1.3.3 用汽車燃油揮發(fā)物控制裝置性能測試系統(tǒng)將碳罐脫附600倍的碳罐有效容積的體積并用電子天平碳罐初始質(zhì)量為M2，將燃油系統(tǒng)和碳罐進(jìn)行連接。

1.3.3 由輕型車用變溫密閉倉設(shè)定加油排放ORVR程序?qū)⑷加拖到y(tǒng)以及加油小車的加油槍通過變溫密閉室的加油口連接完成。

1.3.4 將加油小車的加油溫度20±1℃、加油速率37±1L/min設(shè)置完成待溫度以及速率滿足要求后，根據(jù)變溫密閉室的計算機(jī)控制程序的提示進(jìn)行加油排放實(shí)驗(yàn)，記錄加油排放的總HC量M和加油量VD。

2 測量不確定度評定

影響燃油系統(tǒng)加油排放試驗(yàn)的因素很多，根據(jù)計算公式以及使用經(jīng)驗(yàn)，確定主要包括：加油量、加油溫度、加油速率、密閉室凈容積、加油試驗(yàn)前后密閉室的HC濃度CHCi、CHCf、加油試驗(yàn)前后的大氣壓Pi、Pf、加油試驗(yàn)前后的溫度Ti、Tf、碳罐的脫附量等。

2.1 加油量評定方法的確定

加油量直接參與加油排放結(jié)果的計算，加油量通過加油小車直接讀取，加油小車?yán)鄯e流量計的精度直接影響加油量的大小，故可以通過加油小車的技術(shù)參數(shù)進(jìn)對加油量分量進(jìn)行不確定度的B類評定。

2.2 加油試驗(yàn)前后密閉室的HC濃度CHCi、CHCf評定方法的確定

分析設(shè)備自身的最大允許誤差和校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)氣體的最大允許誤差均影響測試結(jié)果，故根據(jù)分析設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)氣體的說明書，分別對分析設(shè)備本身和標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行B類不確定度評價，最后再合成對加油實(shí)驗(yàn)前后密閉室的HC濃度B類不確定度評價。

2.3 加油試驗(yàn)前后的大氣壓Pi、Pf 評定方法的確定

試驗(yàn)大氣壓均由變溫密閉室電腦進(jìn)行控制，測量大氣壓的允許誤差會影響試驗(yàn)的測試結(jié)果，故根據(jù)變溫密閉室測量氣壓的傳感器的傳感器精度以及變溫密閉室校準(zhǔn)證書，可以對大氣壓分量Pi、Pf進(jìn)行B類不確定度評價。

2.4 加油試驗(yàn)前后的溫度Ti、Tf評定方法的確定

試驗(yàn)溫度均由變溫密閉室電腦進(jìn)行控制，測量溫度的允許誤差會影響試驗(yàn)的測試結(jié)果，故根據(jù)變溫密閉室測量溫度的傳感器的傳感器精度以及變溫密閉室校準(zhǔn)證書，可以對溫度分量Ti、Tf進(jìn)行B類不確定度評價。

2.5 測量重復(fù)性引入的不確定度（f1）

下列因素在規(guī)定的同等試驗(yàn)條件下對試驗(yàn)結(jié)果有影響，可以通過統(tǒng)計分析的方法對其進(jìn)行測量不確定度的A類評定：

（1）加油試驗(yàn)時的加油溫度。

（2）加油試驗(yàn)時的加油速率。

（3）使用干燥干空氣以25L/min脫附的脫附速率準(zhǔn)確性以及總脫附量。

將以上影響因素所產(chǎn)生的重復(fù)性因素組合在一起，歸為輸出量的重復(fù)性因素，不需要分別評估各輸入量重復(fù)性引入的不確定度分量，而是直接評估測量結(jié)果的重復(fù)性的不確定度引入的不確定度分量（不確定度B類）。

3 數(shù)學(xué)模型

3.1 燃油系統(tǒng)加油排放不確定度的計算

根據(jù)GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》附錄I.6.1計算公式。

中加油試驗(yàn)排放量：

MHC ---加油試驗(yàn)總排放量，單位是g;

V---經(jīng)汽車容積矯正后的密閉室凈容積，如果未確定汽車容積，則從密閉室內(nèi)部容積減去1.42m3，單位是m3;

CHCi、CHCf ---密閉室內(nèi)碳?xì)浠衔餄舛?，ppmC1當(dāng)量;

Tf、Ti---加油試驗(yàn)前后密閉室內(nèi)環(huán)境溫度;

Pf、Pi---加油試驗(yàn)前后密閉室內(nèi)大氣壓力;

對于加油試驗(yàn)，H/C取2.33。

加油排放試驗(yàn)的最終結(jié)果應(yīng)用加油試驗(yàn)碳?xì)渑欧刨|(zhì)量除以輸送燃油的總體積按下列公式計算：

3.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算公式

因?yàn)門i和Tf采用同一天平進(jìn)行測量，所以它們屬于強(qiáng)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r（Ti， Tf）=1，同理Pi和Pf屬于強(qiáng)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r（pi， pf）=1，同理CCHi和CCHf屬于強(qiáng)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r（CCHi， CCHf ）=1。

則燃油系統(tǒng)加油排放的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

則燃油系統(tǒng)加油排放的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不定度為：

輸出量RE的不確定來源有5個方面：

（1）測量重復(fù)性引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（f1）;

（2）密閉室容積引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（V）;

（3）加油前后密閉室內(nèi)碳?xì)浠衔餄舛纫氲南鄬?biāo)準(zhǔn)不確定度ur（CHCi）、ur（CHCf）;

（4）加油前后密閉室內(nèi)溫度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（Ti）、ur（Tf）;

（5）加油前后密閉室內(nèi)溫度大氣壓力引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度ur（Pi）、ur（Pf）;

（6）加油量引入的相對校準(zhǔn)不確定度ur（VD）。

靈敏系數(shù)：

c（f1）=1，為重復(fù)性實(shí)驗(yàn)引入的不確定度的靈敏系數(shù);

c（V）=1，為密閉室容積的靈敏系數(shù);

c（CCHi）=1，c（CCHf）=-1，為加油前后密閉室內(nèi)碳?xì)浠衔餄舛鹊撵`敏系數(shù);

c（Ti）=-1，c（Tf）=1，為加油前后密閉室內(nèi)溫度的靈敏系數(shù);

c（Pi）=1，c（Pf）=-1，為加油前后密閉室內(nèi)溫度大氣壓力的靈敏系數(shù);

c（VD）=-1，為加油量的靈敏系數(shù);

4 測試結(jié)果不確定度的評估

根據(jù)1.3試驗(yàn)程序進(jìn)行9次測試，9次燃油系統(tǒng)加油排放測量結(jié)果：

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

將所有來源的不確定度值和靈敏系數(shù)代入，得到合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

本次試驗(yàn)的加油排放量RE=0.0019g/l，則燃油系統(tǒng)的加油排放的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

6 擴(kuò)展不確定度評定

7 相對擴(kuò)展不確定度的評定

8 結(jié)果分析

燃油系統(tǒng)的加油排放的擴(kuò)展不確定度U=0.001g/l，它是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc（RE）=0.0005g/l乘以包含因子k=2而得到的。相對擴(kuò)展不確定度為52.6%。

9 結(jié)論

本文對加油過程中污染物排放THC結(jié)果的不確定度進(jìn)行了分析評定。闡述了試驗(yàn)過程中所用儀器設(shè)備，根據(jù)計算公式等建立了數(shù)學(xué)模型，并且分析了影響加油過程中污染物排放THC的主要分量，評定了各分量引入的不確定度，最終得到加油過程中污染物排放THC的擴(kuò)展不確定度及相對擴(kuò)展不確定度。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）.

[2] JJF 1059.1-2012測量不確定度的評定與表示.